内容正文:
高二自主练习
化学
(全卷满分100分,考试时间75分钟)
注意事项:
1.本试卷分选择题和非选择题两部分。答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。写在本试卷上无效。
3.回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
4.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
可能用到的相对原子质量:H-1 C-12 N-14 O-16 S-32 Fe-56 Cu-64 Zn-65
一、选择题:本题共14小题,每小题3分,共42分,在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1. 化学与生活、科技、社会发展息息相关。下列有关说法正确的是
A. 液氨汽化时吸收大量热,可用作制冷剂
B. 工业上电解熔融可制取金属铝
C. 北斗导航卫星芯片与光导纤维的主要成分相同
D. 石墨烯和碳纳米管互为同位素
2. 下列关于有机化合物的说法正确的是
A. 乙烯能使酸性溶液和溴水褪色,二者原理相同
B. 乙醇、乙酸均能与Na反应产生
C. 淀粉和纤维素互为同分异构体
D. 1 mol甲烷与1 mol氯气在光照下充分反应,生成1 mol和1 mol
3. 设NA为阿伏加德罗常数,下列说法正确的是
A. 14g C2H4中含有的C-H键的数目为2NA
B. 密闭容器中,0.1molN2和0.3molH2催化反应后分子总数为0.2NA
C. 标准状况下,6.72L三氯甲烷中含分子数为0.3NA
D. 1molFe粉与足量氯气反应,转移电子数为2NA
4. 下列离子能大量共存的是
A. 澄清透明的溶液中:、、、
B. 使无色酚酞溶液呈红色的溶液中:、、、
C. 含氯化铁的溶液中:、、、
D. 使紫色石蕊溶液呈红色的溶液中:、、、
5. 短周期主族元素R、T、X、Y、Z原子序数依次增大,最外层电子数之和为22。R原子的最外层电子数是其内层电子数的2倍,T是地壳中含量最高的元素,X2+与T2-具有相同的电子层结构,Z与T同主族。下列有关说法错误的是
A. 最高价氧化物对应水化物的酸性:R>Y
B. 气态简单氢化物的热稳定性:T>Z
C. ZT2能够使紫色石蕊试液褪色
D. 简单离子半径大小:T>X
6. 对于下列过程中发生的化学反应,相应离子方程式正确的是
A. 过量气体通入氢氧化钠溶液中:
B. 向溶液中加入稀硫酸:
C. 将通入溴水中:
D. 氨水与醋酸溶液反应:
7. 在一定温度下,向2L体积固定的密闭容器中加入1molHI,发生反应:2HI(g)⇌H2(g)+I2(g) ΔH>0,H2的物质的量随时间的变化如图所示,下列说法正确的是
A. 该温度下,反应的平衡常数是
B. 0~2min内HI的平均反应速率为0.05mol·L-1·min-1
C. 恒压下向该体系中加入N2,反应速率不变,平衡不移动,化学平衡常数不变
D. 升高温度,平衡向正反应方向移动,化学平衡常数可能增大也可能减小
8. 如图为氯及其化合物的“价类二维图”,下列说法正确的是
A. 上图6种物质中属于电解质的有3种
B. 新制的甲的水溶液应保存在带磨口玻璃塞的棕色细口试剂瓶中,并放在阴凉处
C. 工业上利用氯气与澄清石灰水反应制备漂白粉
D. 甲与水反应的离子方程式:
9. 用如图所示实验装置进行相应实验,不能达到实验目的的是
A.净化、干燥
B.测定酸碱中和反应的反应热
C.验证对分解反应有催化作用
D.验证Na与水反应为放热反应
A. A B. B C. C D. D
10. 锌铜原电池装置如图所示,其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过,下列有关叙述正确的是
A. 铜电极上发生氧化反应
B. 电池工作一段时间后,甲池的减小
C. 电池工作一段时间后,乙池溶液的总质量减小
D. 当电路中有0.2 mol e⁻转移时,Cu电极质量增加6.4 g
11. 一定温度下,将一定质量的冰醋酸加水稀释过程中,溶液的导电能力变化如图所示,下列说法正确的是
A. a、b、c三点溶液中的浓度:
B. a、b、c三点的电离程度:
C. 从O到b阶段,弱电解质电离产生离子的速率小于溶液稀释使离子浓度降低的速率
D. a、b、c三点溶液用溶液中和,消耗NaOH溶液体积:
12. 甲醇()与CO催化制备乙酸()的反应历程及每分子甲醇转化为乙酸的能量变化关系如下图。下列说法不正确的是
A. 该过程涉及非极性键的形成
B. 反应iii为该历程的决速步骤
C. 总反应的热化学方程式为
D. HI为该反应的催化剂
13. 处理某酸浸液(主要含)的部分流程如下:
下列说法正确的是
A. “沉铜”过程中发生反应的离子方程式:
B. “碱浸”过程中NaOH固体加入量越多,沉淀越完全
C. “氧化”过程中铁元素化合价降低
D. “沉锂”过程利用了的溶解度比小的性质
14. 在密闭容器中充入和,发生反应:,测得平衡混合物中M的体积分数在不同压强下随温度的变化情况如图所示。下列说法错误的是
A. 在该反应条件下N为气体
B. 温度为、压强为条件下,X的平衡转化率为66.7%
C. A、B、D三点平衡常数,
D. 温度为、压强为条件下,C点:
二、非选择题:本题共4小题,共58分。
15. 兴趣小组同学为探究影响化学反应速率及化学平衡的因素,设计以下实验:
(1)利用实验Ⅰ探究锌与硫酸和硫酸反应的速率,可以测定收集一定体积氢气所用的时间。此方法需要控制的变量有(写出1项即可):_______________;若改用的浓硫酸,可观察到锌粒表面有气泡产生,但几乎检测不到H2,请写出该反应的化学反应方程式:_______________________。
(2)利用实验Ⅱ探究浓度对化学平衡的影响。已知,①推测B试管中实验现象为______________________________________,用平衡移动原理解释原因:____________________________________________;②若该反应平衡常数为K,向A试管加酸后,使温度恢复至原温度,则K__________(选填“变大”、“变小”、“不变”)。
(3)该小组同学继续用酸性KMnO4溶液和草酸(H2C2O4)溶液进行实验,实验操作及现象如下表:
编号
实验操作
实验现象
i
向一支试管中先加入5 mL 0.01酸性KMnO₄溶液,再加入1滴3硫酸和9滴蒸馏水,最后加入5 mL 0.1草酸溶液
前10 min内溶液紫色无明显变化,后颜色逐渐变浅,30 min后几乎变为无色
ii
向另一支试管中先加入5 mL 0.01酸性KMnO₄溶液,再加入10滴3硫酸,最后加入5 mL 0.1草酸溶液
80 s内溶液紫色无明显变化,后颜色迅速变浅,约150 s后几乎变为无色
已知:
①由实验i、实验ii可得出的结论是____________________________。
②关于实验ii中80 s后溶液颜色迅速变浅的原因,该小组同学提出了猜想:反应中生成的Mn2+对反应有催化作用。利用下列提供的试剂设计实验iii,验证猜想。
提供的试剂:0.01酸性KMnO4溶液,0.1草酸溶液,3硫酸,MnSO4固体,蒸馏水。
补全实验iii的操作:向试管中先加入5 mL 0.01酸性KMnO4溶液,_________________,最后加入5 mL 0.1草酸溶液。
16. 硫酸铜是制备其他铜化合物的重要原料,粗硫酸铜(主要成分为CuSO4、ZnSO4和CaSO4)通过萃取净化法提纯CuSO4的工艺如图所示。
已知:①“萃取”时发生反应,M2+表示Cu2+、Ca2+或Zn2+;
②流程中的“水相”是指水为溶剂形成的体系,“有机相”是指主要以有机物为溶剂形成的体系。
请回答下列问题。
(1)“溶解”时,能加快速率的措施有_______________(写一种即可)。
(2)“操作X”中,除烧杯外,还需要的玻璃仪器为_____________。
(3)“萃取”时,Cu2+、Ca2+、Zn2+的萃取率随相比(相比=)的变化关系如图所示。
①工业生产中,相比选择1.0,原因是______________。
②加入适量NaOH调节pH,有利于提高萃取率(进入有机相中金属离子的百分数),若NaOH过量,会导致CuSO₄产率下降,原因可能是______________(用离子方程式表示)。
(4)“反萃取”时,加入的“试剂Y”可选择__________(填字母),请从平衡移动角度解释原因:________________。
A.硫酸 B.盐酸 C.氨水 D.Cu(OH)2
(5)上述流程中,可以循环使用的试剂有_____________。
(6)提纯过程中,“萃取”时,Cu2+的萃取率为10%,后续结晶过程中,萃余液中的CuSO4会有12%的损失,则最终CuSO4的产率为__________%。
17. 长期以来,世界各国科学家都十分重视对含氮物质的利用和研究:NH3作为一种重要的化工原料,被大量应用于工业生产。在恒温恒容装置中充入一定量的NH3和O2,在某催化剂的作用下进行反应,测得不同时间的O2的浓度如下表:
时间(min)
0
5
10
15
20
25
c(O2)/mol/L
2.00
1.20
0.90
0.85
0.84
0.84
(1)①前10分钟内的平均速率v(H2O)=__________mol·L-1·min-¹。
②下列有关叙述中正确的是__________。
A.使用催化剂时,可以降低反应的活化能,加快其反应速率,提高反应物的平衡转化率
B.若测得容器内4v正(NH3)=6v逆(H2O)时,说明反应已达平衡
C.当容器内气体的密度不变时,说明反应已达平衡
D.该反应在任意温度下均能自发进行
E.在该体系中,当反应达到平衡时,压强为p1;充入少量的NO,达到新平衡时,压强为p2,则p2>p1
(2)氨催化氧化时会发生下述两个竞争反应a、b,催化剂常具有较强的选择性。为分析某催化剂对该反应的选择性,在1 L密闭容器中充入1 mol NH3和2 mol O2,测得有关物质的量关系如图:
已知:反应a:
反应b:
①该催化剂在高温时选择反应______________(填“a”或“b”)。反应a的活化能Ea(正)__________Ea(逆)(填“小于”、“等于”或“大于”)。
②A点到B点所产生的NO的物质的量逐渐增多的主要原因是____________________。
(3)目前,火箭的常规燃料是液态四氧化二氮和液态肼(N2H4),一定条件下,用氮气和水蒸气反应生成气态肼和氧气。已知:部分化学键的键能数据如表。
化学键
N−H
H−O
H−H
N≡N
N=N
N−N
O=O
O−O
键能/(kJ/mol)
391
463
436
946
418
159
496
142
氮气和水蒸气反应生成气态肼和氧气的热化学方程式为____________________。
(4)实验室模拟工业固氮:,在压强为P MPa的恒压容器中充入1 mol 和3 mol ,反应混合物中的物质的量分数随温度的变化曲线如图所示,其中一条是经过一定时间反应后的曲线,另一条是平衡时的曲线。
①曲线Ⅱ后半段呈下降趋势,其可能原因是____________________;图中b点__________(填“>”、“<”或“=”)。
②475℃时,该反应的压强平衡常数的代数式__________MPa-2(用平衡分压代替平衡浓度计算,平衡分压=总压×物质的量分数,用含p的代数式表示,列式无需化简)。
18. 以粮食为原料制取乙醇并利用其制备乙酸乙酯(C)和高分子材料(G)的流程如图所示:
已知:D的产量可以用来衡量一个国家的石油化工水平。
(1)D的结构简式为__________;E的官能团名称:__________。
(2)反应Ⅲ的化学方程式是_____________。
(3)D也可由戊烷裂化裂解制得。戊烷的一氯代物的同分异构体共有__________种,写出一氯代物只有4种同分异构体的戊烷的结构简式:______________。
(4)F→G为加聚反应,写出G的结构简式:_____________。
(5)在反应Ⅲ→VI中,属于取代反应的是反应____________。
(6)研究资料表明,酿酒的过程中会产生乳酸,请依据反应Ⅲ写出两分子乳酸相互反应,其中有机产物分子中含有一个六元环状结构的化学方程式:_______________。
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高二自主练习
化学
(全卷满分100分,考试时间75分钟)
注意事项:
1.本试卷分选择题和非选择题两部分。答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。写在本试卷上无效。
3.回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
4.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
可能用到的相对原子质量:H-1 C-12 N-14 O-16 S-32 Fe-56 Cu-64 Zn-65
一、选择题:本题共14小题,每小题3分,共42分,在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1. 化学与生活、科技、社会发展息息相关。下列有关说法正确的是
A. 液氨汽化时吸收大量热,可用作制冷剂
B. 工业上电解熔融可制取金属铝
C. 北斗导航卫星芯片与光导纤维的主要成分相同
D. 石墨烯和碳纳米管互为同位素
【答案】A
【解析】
【详解】A.液氨汽化时吸收大量的热,可使周围环境温度降低,因此可用作制冷剂,A正确;
B.是共价化合物,熔融状态下不导电,工业上通过电解熔融制取金属铝,B错误;
C.北斗导航卫星芯片的主要成分为单质,光导纤维的主要成分为,二者主要成分不相同,C错误;
D.同位素是指质子数相同、中子数不同的同种元素的不同核素,石墨烯和碳纳米管是碳元素形成的不同单质,二者互为同素异形体,不互为同位素,D错误;
故选A。
2. 下列关于有机化合物的说法正确的是
A. 乙烯能使酸性溶液和溴水褪色,二者原理相同
B. 乙醇、乙酸均能与Na反应产生
C. 淀粉和纤维素互为同分异构体
D. 1 mol甲烷与1 mol氯气在光照下充分反应,生成1 mol和1 mol
【答案】B
【解析】
【详解】A.乙烯使酸性溶液褪色发生氧化反应,使溴水褪色发生加成反应,二者反应原理不同,A错误;
B.乙醇含羟基、乙酸含羧基,二者均能与发生置换反应生成,B正确;
C.淀粉和纤维素的化学式均为,但二者的聚合度不同,分子式不相同,不互为同分异构体,C错误;
D.甲烷与氯气在光照下的取代反应为连锁反应,会同时生成、、、四种氯代甲烷,因此生成的物质的量小于,D错误;
故选B。
3. 设NA为阿伏加德罗常数,下列说法正确的是
A. 14g C2H4中含有的C-H键的数目为2NA
B. 密闭容器中,0.1molN2和0.3molH2催化反应后分子总数为0.2NA
C. 标准状况下,6.72L三氯甲烷中含分子数为0.3NA
D. 1molFe粉与足量氯气反应,转移电子数为2NA
【答案】A
【解析】
【详解】A.1个C2H4分子含有4个碳氢键,14g C2H4(即0.5mol)中含有的C-H键的数目为0.5×4NA =2NA,故A正确;
B.氮气和氢气的反应是可逆反应,密闭容器中,0.1molN2和0.3molH2催化反应后分子总数大于0.2NA,故B错误;
C.标准状况下,三氯甲烷是液体,无法计算物质的量,故C错误;
D.1molFe粉与足量氯气反应生成氯化铁,转移电子数为3NA,故D错误;
综上所述,答案为A。
4. 下列离子能大量共存的是
A. 澄清透明的溶液中:、、、
B. 使无色酚酞溶液呈红色的溶液中:、、、
C. 含氯化铁的溶液中:、、、
D. 使紫色石蕊溶液呈红色的溶液中:、、、
【答案】A
【解析】
【详解】A.澄清透明的溶液中,、、、之间不发生反应,A符合题意;
B.使无色酚酞溶液呈红色的溶液为碱性溶液,含大量,与反应生成和,不能大量共存,B不符合题意;
C.含氯化铁的溶液中存在,与发生氧化还原反应生成和,不能大量共存,C不符合题意;
D.使紫色石蕊溶液呈红色的溶液为酸性溶液,含大量,与结合生成,不能大量共存,D不符合题意;
故选A。
5. 短周期主族元素R、T、X、Y、Z原子序数依次增大,最外层电子数之和为22。R原子的最外层电子数是其内层电子数的2倍,T是地壳中含量最高的元素,X2+与T2-具有相同的电子层结构,Z与T同主族。下列有关说法错误的是
A. 最高价氧化物对应水化物的酸性:R>Y
B. 气态简单氢化物的热稳定性:T>Z
C. ZT2能够使紫色石蕊试液褪色
D. 简单离子半径大小:T>X
【答案】C
【解析】
【分析】R、T、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素,最外层电子数之和为22,R原子的最外层电子数是其内层电子数的2倍,则R为6号元素C,T是地壳中含量最高的元素,则T为O,X2+与T2-具有相同的电子层结构,则X为Mg,Z与T同主族,则Z为S,综上,R、T、X、Z依次为C、O、Mg、S,所以Y的最外层电子数为22-4-6-2-6=4,则Y为Si。
【详解】A.R为C,Y为Si,它们最高价氧化物对应水化物的酸性:H2CO3>H2SiO3,A正确;
B.T为O,Z为S,非金属性:O>S,气态氢化物热稳定性:H2O>H2S,B正确;
C.ZT2为SO2,其水溶液呈酸性,能使石蕊试液变红但不会褪色,C错误;
D.T的离子为O2-,X的离子为Mg2+,二者的电子层数相同(两层),由于后者的核电荷数更大,对外层电子的吸引力更大,O2-的半径大于Mg2+,D正确;
故选C。
6. 对于下列过程中发生的化学反应,相应离子方程式正确的是
A. 过量气体通入氢氧化钠溶液中:
B. 向溶液中加入稀硫酸:
C. 将通入溴水中:
D. 氨水与醋酸溶液反应:
【答案】C
【解析】
【详解】A. 过量通入氢氧化钠溶液时,反应生成亚硫酸氢根,正确离子方程式为,A错误;
B. 与稀硫酸反应生成S单质、和水,正确的离子方程式为,B错误;
C. 与溴水发生氧化还原反应,方程式原子、电荷均守恒,配平正确,C正确;
D. 醋酸是弱电解质,在离子方程式中不能拆分为,需保留化学式,离子方程式为,D错误;
故选C。
7. 在一定温度下,向2L体积固定的密闭容器中加入1molHI,发生反应:2HI(g)⇌H2(g)+I2(g) ΔH>0,H2的物质的量随时间的变化如图所示,下列说法正确的是
A. 该温度下,反应的平衡常数是
B. 0~2min内HI的平均反应速率为0.05mol·L-1·min-1
C. 恒压下向该体系中加入N2,反应速率不变,平衡不移动,化学平衡常数不变
D. 升高温度,平衡向正反应方向移动,化学平衡常数可能增大也可能减小
【答案】B
【解析】
【分析】根据题目所给信息,将数据代入三段式
,据以上信息解答相关问题。
【详解】A.该温度下,化学平衡常数,计算错误,不符题意;
B.0~2min内HI的平均反应速率为,计算正确,符合题意;
C.恒压充入不参与反应的N2,容器容积会扩张,物质浓度会下降,所以速率会降低,由于是等体反应,正逆反应速率均等倍下降,所以v正依旧等于v逆,所以平衡不移动,温度不变,化学平衡常数不变,描述有误,不符题意;
D.反应正向吸热,升温平衡正向移动,且K值增大,描述错误,不符题意;
综上,本题选B。
8. 如图为氯及其化合物的“价类二维图”,下列说法正确的是
A. 上图6种物质中属于电解质的有3种
B. 新制的甲的水溶液应保存在带磨口玻璃塞的棕色细口试剂瓶中,并放在阴凉处
C. 工业上利用氯气与澄清石灰水反应制备漂白粉
D. 甲与水反应的离子方程式:
【答案】B
【解析】
【分析】由图知,甲为Cl2,乙为ClO2,丙为HClO,丁为HClO4,戊为KClO3,己为KCl。
【详解】A.在水溶液中或熔融状态下能导电的化合物属于电解质,结合分析知,上图6种物质中属于电解质的有4种:HClO、HClO4、KClO3、KCl,A错误;
B.新制的氯水易分解,应避光、密封、低温保存,常用带磨口玻璃塞的棕色瓶且置于阴凉处,B正确;
C.工业上制取漂白粉通常是将氯气通入固体消石灰(或石灰乳),而非澄清石灰水,C错误;
D.氯气与水反应的离子方程式为:,D错误;
故选B。
9. 用如图所示实验装置进行相应实验,不能达到实验目的的是
A.净化、干燥
B.测定酸碱中和反应的反应热
C.验证对分解反应有催化作用
D.验证Na与水反应为放热反应
A. A B. B C. C D. D
【答案】B
【解析】
【详解】A.饱和食盐水可除去中的杂质,后续连接的无水可干燥,洗气装置采用长进短出的连接方式符合要求,A正确;
B.测定酸碱中和反应的反应热时,需要环形玻璃搅拌棒使酸碱充分混合反应,该装置缺少环形玻璃搅拌棒,所测温度存在误差,不能达到实验目的,B错误;
C.两组实验的浓度、体积均相同,唯一变量为是否加入,通过对比气泡产生速率可验证对分解的催化作用,C正确;
D.若与水反应放热,会使大试管内空气受热膨胀,U形管中红墨水液面出现左低右高的现象,可验证反应为放热反应,D正确;
故选B。
10. 锌铜原电池装置如图所示,其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过,下列有关叙述正确的是
A. 铜电极上发生氧化反应
B. 电池工作一段时间后,甲池的减小
C. 电池工作一段时间后,乙池溶液的总质量减小
D. 当电路中有0.2 mol e⁻转移时,Cu电极质量增加6.4 g
【答案】D
【解析】
【分析】比活泼,为负极,电极反应为;为正极,电极反应为,由此解答;
【详解】A.由分析可知,为正极,正极发生得电子的还原反应,A错误;
B.阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过,为阴离子无法穿过交换膜,且甲池中不参与电极反应,故不变,B错误;
C.电池工作时,乙池中每析出 (质量),就有 (质量)从甲池通过交换膜进入乙池,因此乙池溶液总质量增加,C错误;
D.正极反应为,转移电子时,生成,质量为,即Cu电极质量增加,D正确;
故选D。
11. 一定温度下,将一定质量的冰醋酸加水稀释过程中,溶液的导电能力变化如图所示,下列说法正确的是
A. a、b、c三点溶液中的浓度:
B. a、b、c三点的电离程度:
C. 从O到b阶段,弱电解质电离产生离子的速率小于溶液稀释使离子浓度降低的速率
D. a、b、c三点溶液用溶液中和,消耗NaOH溶液体积:
【答案】D
【解析】
【分析】冰醋酸在未加水时几乎没有自由移动的离子,随着加水,醋酸开始电离,离子浓度增大,导电能力增强,此时电离产生离子的速率大于溶液稀释使离子浓度降低的速率;继续加入水虽然促进醋酸电离,但是溶液稀释使离子浓度降低的速率大于电离产生离子的速率,溶液中离子的浓度开始下降,导电能力降低,由此解答;
【详解】A.溶液导电能力与离子浓度正相关,由图可知导电能力,则:,A错误;
B.越稀越电离,加水量,故电离程度:,B错误;
C.从到阶段导电能力逐渐升高,说明离子浓度增大,即弱电解质电离产生离子的速率大于溶液稀释使离子浓度降低的速率,C错误;
D.、、是同一份冰醋酸稀释得到,溶液中总物质的量相等,中和时消耗等浓度溶液的体积相等,即,D正确;
故选D。
12. 甲醇()与CO催化制备乙酸()的反应历程及每分子甲醇转化为乙酸的能量变化关系如下图。下列说法不正确的是
A. 该过程涉及非极性键的形成
B. 反应iii为该历程的决速步骤
C. 总反应的热化学方程式为
D. HI为该反应的催化剂
【答案】C
【解析】
【详解】A.和生成的过程中涉及非极性键的形成,A正确;
B.反应历程的决速步骤由活化能最高的基元反应决定,反应iii的能垒最高[0.91-(-1.01)=1.92eV],为该历程的决速步骤,B正确;
C.图中相对能量单位为,是单分子反应的能量变化,计算反应的焓变需要乘以并进行单位换算,最终焓变数值远大于,热化学方程式焓变数值错误,C错误;
D.在反应初始被消耗,反应最终又生成,反应前后质量和化学性质不变,为该反应的催化剂,D正确;
故选C。
13. 处理某酸浸液(主要含)的部分流程如下:
下列说法正确的是
A. “沉铜”过程中发生反应的离子方程式:
B. “碱浸”过程中NaOH固体加入量越多,沉淀越完全
C. “氧化”过程中铁元素化合价降低
D. “沉锂”过程利用了的溶解度比小的性质
【答案】D
【解析】
【分析】酸浸液(主要含)加入铁粉“沉铜”,置换出Cu单质,溶液加入NaOH碱浸,过滤得到Al(OH)3沉淀,滤液加入H2O2,把Fe2+氧化为Fe(OH)3沉淀,在经过多步操作,最后加入Na2CO3,得到Li2CO3沉淀。
【详解】A.“沉铜”过程中铁置换出铜单质,发生反应的离子方程式:,A错误;
B.Al(OH)3是两性氢氧化物,NaOH过量,则Al(OH)3会溶解,B错误;
C.“氧化”过程中将Fe2+氧化为Fe3+,铁元素化合价升高,C错误;
D.加入Na2CO3得到Li2CO3沉淀,利用了的溶解度比小的性质,D正确;
答案选D。
14. 在密闭容器中充入和,发生反应:,测得平衡混合物中M的体积分数在不同压强下随温度的变化情况如图所示。下列说法错误的是
A. 在该反应条件下N为气体
B. 温度为、压强为条件下,X的平衡转化率为66.7%
C. A、B、D三点平衡常数,
D. 温度为、压强为条件下,C点:
【答案】C
【解析】
【详解】A.若N不是气体,则该反应前后气体物质的量不变,改变压强平衡不移动,M的体积分数不变,与图像不符合,故在该反应条件下N为气体,A正确;
B.温度为、压强为条件下,M的体积分数为50%,设X的转化量为,则平衡时各物质的量为,,则可得,解得,故X的平衡转化率为,B正确;
C.由图像可知,升高温度,M的体积分数减小,说明升温平衡逆向移动,平衡常数减小,且平衡常数只与温度有关,温度相同,平衡常数相同,故A、B、D三点平衡常数,,C错误;
D.温度为、压强为条件下,C点未达到平衡状态,该条件下平衡时刻M的体积分数应对应B点,C点M的体积分数比B点M的体积分数小,故反应正在向正反应方向进行,故,D正确;
答案选C。
二、非选择题:本题共4小题,共58分。
15. 兴趣小组同学为探究影响化学反应速率及化学平衡的因素,设计以下实验:
(1)利用实验Ⅰ探究锌与硫酸和硫酸反应的速率,可以测定收集一定体积氢气所用的时间。此方法需要控制的变量有(写出1项即可):_______________;若改用的浓硫酸,可观察到锌粒表面有气泡产生,但几乎检测不到H2,请写出该反应的化学反应方程式:_______________________。
(2)利用实验Ⅱ探究浓度对化学平衡的影响。已知,①推测B试管中实验现象为______________________________________,用平衡移动原理解释原因:____________________________________________;②若该反应平衡常数为K,向A试管加酸后,使温度恢复至原温度,则K__________(选填“变大”、“变小”、“不变”)。
(3)该小组同学继续用酸性KMnO4溶液和草酸(H2C2O4)溶液进行实验,实验操作及现象如下表:
编号
实验操作
实验现象
i
向一支试管中先加入5 mL 0.01酸性KMnO₄溶液,再加入1滴3硫酸和9滴蒸馏水,最后加入5 mL 0.1草酸溶液
前10 min内溶液紫色无明显变化,后颜色逐渐变浅,30 min后几乎变为无色
ii
向另一支试管中先加入5 mL 0.01酸性KMnO₄溶液,再加入10滴3硫酸,最后加入5 mL 0.1草酸溶液
80 s内溶液紫色无明显变化,后颜色迅速变浅,约150 s后几乎变为无色
已知:
①由实验i、实验ii可得出的结论是____________________________。
②关于实验ii中80 s后溶液颜色迅速变浅的原因,该小组同学提出了猜想:反应中生成的Mn2+对反应有催化作用。利用下列提供的试剂设计实验iii,验证猜想。
提供的试剂:0.01酸性KMnO4溶液,0.1草酸溶液,3硫酸,MnSO4固体,蒸馏水。
补全实验iii的操作:向试管中先加入5 mL 0.01酸性KMnO4溶液,_________________,最后加入5 mL 0.1草酸溶液。
【答案】(1) ①.
温度(或锌粒大小等) ②.
(2) ①.
溶液由橙色变为黄色 ②.
加入溶液,消耗使减小,平衡向正反应方向移动,使得增大 ③.
不变 (3) ①.
其他条件相同时,浓度越大,反应速率越快 ②.
再加入10滴硫酸,然后加入少量固体
【解析】
【分析】(1)探究浓度对反应速率的影响时,根据控制变量法,需保证其他条件(如温度、固体表面积)相同;
(2)探究浓度对化学平衡的影响,加碱会消耗溶液中的氢离子,使平衡正向移动;
(3)对比实验i和ii的条件差异,总体积相同但加入的硫酸量不同,可得出氢离子浓度对反应速率的影响;为了验证锰离子的催化作用,需在实验ii的基础上设计对比实验,即在反应初始加入硫酸锰固体,观察反应速率的变化,由此解答;
【小问1详解】
探究硫酸浓度对反应速率的影响,根据控制变量法,除了硫酸浓度不同外,其他条件必须保持一致,故需要控制的变量有温度、锌粒大小(或表面积)等;的硫酸为浓硫酸,具有强氧化性,与锌反应生成二氧化硫气体、硫酸锌和水,化学方程式为;
【小问2详解】
① B试管中加入溶液,与发生中和反应,导致溶液中减小,根据勒夏特列原理,平衡向正反应方向移动,使得增大,故观察到的现象为溶液由橙色变为黄色;
② 化学平衡常数只与温度有关,向A试管加酸后,只要使温度恢复至原温度,平衡常数保持不变;
【小问3详解】
① 实验i和ii中,高锰酸钾和草酸的浓度、体积均相同,溶液总体积也相同,但实验ii中加入的硫酸滴数更多,即浓度更大,实验ii褪色时间更短,说明反应速率更快,故可得出结论:其他条件相同时,浓度越大,反应速率越快;
② 要验证生成的对反应有催化作用,应设计对比实验;在实验ii的基础上,保持其他条件完全相同,仅在反应初始加入少量固体,观察溶液褪色时间是否显著缩短,因此补全的操作为:再加入10滴硫酸,然后加入少量固体。
16. 硫酸铜是制备其他铜化合物的重要原料,粗硫酸铜(主要成分为CuSO4、ZnSO4和CaSO4)通过萃取净化法提纯CuSO4的工艺如图所示。
已知:①“萃取”时发生反应,M2+表示Cu2+、Ca2+或Zn2+;
②流程中的“水相”是指水为溶剂形成的体系,“有机相”是指主要以有机物为溶剂形成的体系。
请回答下列问题。
(1)“溶解”时,能加快速率的措施有_______________(写一种即可)。
(2)“操作X”中,除烧杯外,还需要的玻璃仪器为_____________。
(3)“萃取”时,Cu2+、Ca2+、Zn2+的萃取率随相比(相比=)的变化关系如图所示。
①工业生产中,相比选择1.0,原因是______________。
②加入适量NaOH调节pH,有利于提高萃取率(进入有机相中金属离子的百分数),若NaOH过量,会导致CuSO₄产率下降,原因可能是______________(用离子方程式表示)。
(4)“反萃取”时,加入的“试剂Y”可选择__________(填字母),请从平衡移动角度解释原因:________________。
A.硫酸 B.盐酸 C.氨水 D.Cu(OH)2
(5)上述流程中,可以循环使用的试剂有_____________。
(6)提纯过程中,“萃取”时,Cu2+的萃取率为10%,后续结晶过程中,萃余液中的CuSO4会有12%的损失,则最终CuSO4的产率为__________%。
【答案】(1)
粉碎粗硫酸铜(或适当加热、搅拌等)
(2)
漏斗、玻璃棒 (3) ①.
①相比为时,和的萃取率较高,而的萃取率较低,有利于与、的分离 ②.
②
(4) ①.
AB ②.
加入酸,溶液中增大,使平衡逆向移动,有利于金属离子进入水相及萃取剂再生
(5)
萃取剂、母液 (6)
79.2
【解析】
【分析】粗硫酸铜主要成分为、和,加入水溶液后进行过滤除去难溶杂质,滤液中加入萃取剂,和进入有机相,萃余液中主要的金属阳离子为;对萃余液进行蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到;向有机相中加入酸进行反萃取重新得到萃取剂进行循环使用,由此解答;
【小问1详解】
“溶解”时,粉碎粗硫酸铜、适当加热、搅拌都能加快速率;
【小问2详解】
由分析可知,操作X为过滤,需要的玻璃仪器除了烧杯,还有玻璃棒和漏斗;
【小问3详解】
①若相比太低,萃取剂对的萃取率太低,会导致萃余液中含有大量的;若相比太高,萃取剂对的萃取率升高,会导致产率降低,在相比为时,和的萃取率较高,而的萃取率较低,有利于与、的分离;
②若过量,会导致溶液中的浓度过高,会与发生反应生成沉淀,造成铜元素的损失,对应的离子方程式为;
【小问4详解】
加入酸,溶液中增大,使平衡逆向移动,有利于金属离子进入水相及萃取剂再生;加入氨水或会导致平衡正向移动,不利于金属离子进入水相及萃取剂再生,故选AB;
【小问5详解】
流程中反萃取得到的再生萃取剂可以直接用于萃取工序循环使用;同时结晶分离出的母液,可以返回溶解工序循环使用,因此可以循环的物质为萃取剂、母液;
【小问6详解】
假设溶液中的物质的量为,的萃取率为,萃余液中的的物质的量为;萃余液中的会有的损失,最终得到的的物质的量为 ,因此的产率为。
17. 长期以来,世界各国科学家都十分重视对含氮物质的利用和研究:NH3作为一种重要的化工原料,被大量应用于工业生产。在恒温恒容装置中充入一定量的NH3和O2,在某催化剂的作用下进行反应,测得不同时间的O2的浓度如下表:
时间(min)
0
5
10
15
20
25
c(O2)/mol/L
2.00
1.20
0.90
0.85
0.84
0.84
(1)①前10分钟内的平均速率v(H2O)=__________mol·L-1·min-¹。
②下列有关叙述中正确的是__________。
A.使用催化剂时,可以降低反应的活化能,加快其反应速率,提高反应物的平衡转化率
B.若测得容器内4v正(NH3)=6v逆(H2O)时,说明反应已达平衡
C.当容器内气体的密度不变时,说明反应已达平衡
D.该反应在任意温度下均能自发进行
E.在该体系中,当反应达到平衡时,压强为p1;充入少量的NO,达到新平衡时,压强为p2,则p2>p1
(2)氨催化氧化时会发生下述两个竞争反应a、b,催化剂常具有较强的选择性。为分析某催化剂对该反应的选择性,在1 L密闭容器中充入1 mol NH3和2 mol O2,测得有关物质的量关系如图:
已知:反应a:
反应b:
①该催化剂在高温时选择反应______________(填“a”或“b”)。反应a的活化能Ea(正)__________Ea(逆)(填“小于”、“等于”或“大于”)。
②A点到B点所产生的NO的物质的量逐渐增多的主要原因是____________________。
(3)目前,火箭的常规燃料是液态四氧化二氮和液态肼(N2H4),一定条件下,用氮气和水蒸气反应生成气态肼和氧气。已知:部分化学键的键能数据如表。
化学键
N−H
H−O
H−H
N≡N
N=N
N−N
O=O
O−O
键能/(kJ/mol)
391
463
436
946
418
159
496
142
氮气和水蒸气反应生成气态肼和氧气的热化学方程式为____________________。
(4)实验室模拟工业固氮:,在压强为P MPa的恒压容器中充入1 mol 和3 mol ,反应混合物中的物质的量分数随温度的变化曲线如图所示,其中一条是经过一定时间反应后的曲线,另一条是平衡时的曲线。
①曲线Ⅱ后半段呈下降趋势,其可能原因是____________________;图中b点__________(填“>”、“<”或“=”)。
②475℃时,该反应的压强平衡常数的代数式__________MPa-2(用平衡分压代替平衡浓度计算,平衡分压=总压×物质的量分数,用含p的代数式表示,列式无需化简)。
【答案】(1) ①. 0.132 ②. DE
(2) ①. a ②. 小于 ③. 温度升高,反应速率提升,同时催化剂对生成NO的反应选择性增强
(3)
(4) ①. 温度升高,放热的合成氨反应平衡逆向移动;高温下催化剂活性降低 ②. > ③.
【解析】
【小问1详解】
①前10分钟内,;
②A.催化剂仅加快反应速率,不改变平衡转化率,A错误;
B.平衡时正逆反应速率比等于化学计量数之比,所以,即6v正(NH3)=4v逆(H2O),B错误;
C.恒温恒容体系中所有物质均为气体,气体总质量和体积始终不变,密度始终为定值,不能判断平衡,C错误;
D.该反应为放热反应,所以、正反应方向气体分子数增多,根据,任意温度下,即任意温度下均能自发进行,D正确;
E.恒容条件下充入少量的NO,平衡逆向进行,根据勒夏特列原理,影响只减弱不消退,体系总物质的量增大,总压强必然比原平衡更大,p2>p1,E正确;
故选DE。
【小问2详解】
①高温时NO的物质的量远大于N2,说明催化剂高温下优先选择反应a;反应a的ΔH<0,根据,则;
②A到B温度升高,反应a的速率提升,同时催化剂对生成NO的反应选择性增强,NO生成量持续增加。
【小问3详解】
氮气和水蒸气反应生成气态肼和氧气的热化学方程式为 ,反应焓变ΔH=反应物总键能-生成物总键能,所以。
【小问4详解】
①曲线Ⅰ随温度升高NH3含量持续下降,是平衡曲线,因此曲线Ⅱ是未达平衡的反应过程曲线,曲线Ⅱ前半段呈升高趋势,其可能原因是前半段未达平衡,升高温度反应速率加快,一定时间内转化率增大,氨气体积分数上升;后半段下降是因为温度升高,放热的合成氨反应平衡逆向移动,高温下催化剂活性降低;b点在非平衡曲线Ⅱ上,此时还未达到平衡,反应正向进行,因此>;
②475℃平衡时NH3物质的量分数为50%,恒压体系初始投料1mol N2、3mol H2,设氮气的转化量为a,列三段式,的物质的量分数,解得;则、、NH3的物质的量分数分别为、、,。
18. 以粮食为原料制取乙醇并利用其制备乙酸乙酯(C)和高分子材料(G)的流程如图所示:
已知:D的产量可以用来衡量一个国家的石油化工水平。
(1)D的结构简式为__________;E的官能团名称:__________。
(2)反应Ⅲ的化学方程式是_____________。
(3)D也可由戊烷裂化裂解制得。戊烷的一氯代物的同分异构体共有__________种,写出一氯代物只有4种同分异构体的戊烷的结构简式:______________。
(4)F→G为加聚反应,写出G的结构简式:_____________。
(5)在反应Ⅲ→VI中,属于取代反应的是反应____________。
(6)研究资料表明,酿酒的过程中会产生乳酸,请依据反应Ⅲ写出两分子乳酸相互反应,其中有机产物分子中含有一个六元环状结构的化学方程式:_______________。
【答案】(1) ①. CH2=CH2 ②. 氯原子(或碳氯键)
(2)
(3) ①. 8 ②. (CH3)2CHCH2CH3
(4) (5)Ⅲ
(6)+
【解析】
【分析】D的产量可以用来衡量一个国家的石油化工水平,D为乙烯(CH2=CH2);粮食的主要成分为淀粉,在酒曲作用下转化为乙醇,乙醇发生氧化反应(反应Ⅰ)得到A(乙醛),A发生氧化反应(反应Ⅱ)得到B(乙酸),B与乙醇发生酯化反应(反应Ⅲ)得到C(乙酸乙酯);乙醇发生消去反应(反应Ⅳ)得到D(CH2=CH2),D与氯气发生加成反应(反应Ⅴ)得到E(CH2ClCH2Cl),E发生消去反应(反应Ⅵ)得到F(CH2=CHCl),F→G为加聚反应,G为。
【小问1详解】
由分析知,D是乙烯,结构简式为CH2=CH2;E是1,2-二氯乙烷,官能团为氯原子(或碳氯键)。
【小问2详解】
反应Ⅲ是乙酸与乙醇的酯化反应,属于可逆反应,条件为浓硫酸、加热,生成乙酸乙酯和水,对应的化学方程式是。
【小问3详解】
戊烷的3种同分异构体中,正戊烷(CH3CH2CH2CH2CH3)有3种等效氢,对应3种一氯代物;异戊烷((CH3)2CHCH2CH3)有4种等效氢,对应4种一氯代物;新戊烷(C(CH3)4)只有1种等效氢,对应1种一氯代物,因此戊烷的一氯代物总数为3+4+1=8;一氯代物只有4种同分异构体的是异戊烷,结构简式为(CH3)2CHCH2CH3。
【小问4详解】
由分析知,F为氯乙烯(CH2=CHCl),发生加聚反应时碳碳双键打开,彼此连接形成高分子聚氯乙烯,结构简式为。
【小问5详解】
由分析知,反应Ⅲ是酯化反应属于取代反应,反应Ⅳ是乙醇生成乙烯的消去反应,反应Ⅴ是乙烯与氯气的加成反应,反应Ⅵ是1,2-二氯乙烷生成氯乙烯的消去反应,所以只有反应Ⅲ是取代反应。
【小问6详解】
类比乙酸和乙醇的酯化原理,乳酸同时含羟基和羧基,两分子乳酸通过两次酯化反应,脱去两分子水,形成六元环状的交酯,反应的化学方程式为:+。
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